【正文】 圖 2脈沖信號的產(chǎn)生 功率放大 功率放大器是驅(qū)動系統(tǒng)中最重要的部分。步進電機在一定 的速度轉(zhuǎn)矩取決于平均動態(tài)電流而非靜態(tài)電流 (當前示例是靜態(tài)電流 )。電動機轉(zhuǎn)矩的平均電流越大 ,需要克電機的反電勢平均電流越大。在不同場合采取不同的方式 ,到目前為止 ,驅(qū)動模式通常有以下幾種 :恒壓和恒壓串聯(lián)電阻 ,高、低壓驅(qū)動 ,恒流和細分數(shù)。 步進電機一旦定型 ,其性能取決于電機驅(qū)動電源。步進電機速度越高 ,轉(zhuǎn)矩 ,電動機電流的需求越大 ,驅(qū)動電源電壓就越大。用于步進電機步距角不滿足條件下 ,利用細分驅(qū)動程序來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動的原理是通過改變相鄰 (A,B)的大小 ,改變合成磁場的角度來控制步進電機運行。驅(qū)動電源如圖 3 所示： 圖 3 步進電機驅(qū)動電源 T1 T2 周 期 脈高度 T 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 8 細分驅(qū)動器 在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（ A， B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的。細分驅(qū)動的原理如圖 10： 圖 4 細分驅(qū)動器的原理 用途特點及工作條件 LX19 系列開關用于交流 50Hz 或 60Hz,控制電路的電壓 220 v 到 380 v 的電路中 ,機械信號變成電信號 ,控制運動機構(gòu)和轉(zhuǎn)換方向度用。 LX19 系列開關采用雙斷點瞬動式結(jié)構(gòu) ,安置在一個金屬外殼構(gòu)成的保護式。殼上裝有各種機械零件的方 法。組成的單輪、雙旋轉(zhuǎn)動 ,沒有線性運動形式的行程開關 ,等等。 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機 (VR)、永磁步進電機 (PM),混合步 進電機 (HB)和單相步進電機 ,等等。 永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為 度 或 15 度； 反應式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為 度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 步進電機的一些特點： 一般精密步進電機步進角的 3 5%,且不累積。 步進 電機外殼允許最高溫度。 步進電機溫度太高會使磁性材料退磁 ,所以電機外殼允許最高溫度應該取決于不同的退磁磁性材料 。有些材料都在 130 攝氏度以上 ,有的甚至高達 200 攝氏度以上 ,因此步進電機出現(xiàn)在 80 90 攝氏度溫度完全正常 絲杠的選型 。即絲杠的外徑，常見規(guī)格有 1 1 1 2 3 50、 680、 100、 120，不過請注意，這些規(guī)格中，各廠家一般只備 16~50 的貨，也就是說，其他直徑大部分都是期貨（見單生產(chǎn)，貨期大約在 30~60 天之間，日系產(chǎn)品大約是2~ 個月， 歐美產(chǎn)品大約是 3~4 個月）。公稱直徑和負載基本成正比，直徑越大的負天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 9 載越大，具體數(shù)值可以查閱廠家產(chǎn)品樣本。這里只說明兩個概念：動額定負荷與靜額定負荷，前者指運動狀態(tài)下的額定軸向負載，后者是指靜止狀態(tài)下的額定軸向負載。設計時參考前者即可。需要注意的是，額定負荷并非最大負荷，實際負荷與額定負荷的比值越小，絲杠的理論壽命越高。推薦：直徑盡量選 16~63。 。也稱螺距，即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運動的距離，常見導程有 1 2 3 40，中小導程現(xiàn)貨產(chǎn)品一般只有 10，大導程 一般有 161 20 252 323 4040（ 4 位數(shù)前兩位指直徑，后兩位指導程），其他規(guī)格多數(shù)廠家見單生產(chǎn)。導程與直線速度有關，在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下，導程越大速度越快。推薦：導程盡量選 5 和 10。 。長度有兩個概念，一個是全長，另一個是螺紋長度。有些廠家只計算全長，但有些廠家需要提供螺紋長度。螺紋長度中也有兩個部分，一個是螺紋全長，一個是有效行程。前者是指螺紋部分的總長度，后者是指螺母直線移動的理論最大長度，螺紋長度 =有效行程 +螺母長度 +設計裕量（如果需要安裝防護罩，還要考慮防護罩壓縮后的 長度，一般按防護罩最大長度的 1／ 8 計算）。在設計繪圖時，絲杠的全長大致可以按照一下參數(shù)累加：絲杠全長 =有效行程 +螺母長度 +設計余量 +兩端支撐長度（軸承寬度 +鎖緊螺母寬度 +裕量） +動力輸入連接長度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長度的一半 +裕量）。特別需要注意的是，如果你的長度超長（大于 3 米）或長徑比很大（大于 70），最好事先咨詢廠家銷售人員可否生產(chǎn)，總體的情況是，國內(nèi)廠家常規(guī)品最大長度 3 米，特殊品 16 米，國外廠家常規(guī)品 6 米，特殊品 22 米。當然不是說國內(nèi)廠家就不能生產(chǎn)更長的，只是定制品的價格比較離譜。推薦：長度 盡量選 6 米以下，超過的用齒輪齒條更劃算了。 。各廠家的產(chǎn)品樣本上都會有很多種螺母形式，一般型號中的前幾個字母即表示螺母形式。按法蘭形式分大約有圓法蘭、單切邊法蘭、雙切邊法蘭和無法蘭幾種。按螺母長度分有單螺母和雙螺母（注意，單螺母和雙螺母沒有負載和剛性差異，這一點不要聽從廠家銷售人員的演說，單螺母和雙螺母的主要差異是后者可以調(diào)整預壓而前者不能，另外后者的價格和長度大致均是前者的 2 倍）。在安裝尺寸和性能允許的情況下，設計者在選用時應盡量選擇常規(guī)形式，以避免維護時備件的貨期問題。推薦：頻繁動作、高精度 維持場合選雙螺母，其他場合選雙且邊單螺母。推薦：螺母形式盡量選內(nèi)循環(huán)雙切邊法蘭單螺母。 。滾珠絲杠按 GB 分類有 P 類和 T 類，即傳動類和定位類，精度等級有 4.....幾種，國外產(chǎn)品一般不分傳動還是定位，一律以 C0~C10 或具體數(shù)值表示，一般來說，通用機械或普通數(shù)控機械選 C7（任意 300 行程內(nèi)定位誤差 177。）或以下，高精度數(shù)控機械選 C5（ 177。）以上 C3（ 177。）以下，光學或檢測機械選 C3 以上。特別需要注意的是，精度和價格關聯(lián)性很大，并且，精度的概念是組合和維持，也就天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 10 是說，螺桿 的導程誤差不能說明整套絲杠的誤差，出廠精度合格不能說明額定使用壽命內(nèi)都維持這個精度。這是個可靠性的問題，與生產(chǎn)商的生產(chǎn)工藝有關。推薦：精度盡量選 C7。 圖 5 精度 C7號絲杠（ d=8mm） 初選導軌型號 直線滾動導軌 ,根據(jù)最大動載荷 C = 1613 N 垂直 ,水平最大動載荷 C = N,通過檢查 （ 機電一體化系統(tǒng)設計手冊 ） 表 ,其參數(shù) 長度 :650 毫米 ,最終確定使用直徑 D=8mm的導軌最合適。 。 圖 6 d=8mm號導軌 絲杠的受力計算 滾珠絲杠副已經(jīng)標準化。因此只需選擇合適的型號即可。 滾珠絲杠的負荷包括粉料的重力及摩擦引起的阻力。 1)經(jīng)查表和前述計算可以的出如下參數(shù)： 查表得，使用壽命 T=15000h,初選絲杠螺距 t=4mm,且已經(jīng)知道 Z 軸下降的最大的下降速度是 Vmax=所以絲杠轉(zhuǎn)速 m i n1240 4 0 0 01 0 0 0 m a x rtvn ???? 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 11 取絲杠轉(zhuǎn)速 n=12r/min 所以 5 0 0 01260 6 ????L 額定動載荷 設計其精度為 3 級，可靠性為 90% 則由 canwam ffnLFfC 1 0 0/)60( 31` ? 其中可查出精度系數(shù) fa=1，可靠性系數(shù) fc=1，荷性質(zhì)系數(shù) fw=，且已知F=1572N,Lh=15000,n=12r/min。 上述數(shù)據(jù)代入公式后，可得 查表（機械設計手冊），取滾珠絲杠的直徑 d0=6mm,選用滾珠絲杠螺母副型號為 32063,其額定負荷為 6766N,足夠用。 導軌的選型及計算 導軌剛度檢驗 滾珠絲杠受工作負荷 P 引起的導程 L0 的變化量 EALFL N?? 其中 FN=1574， L=， 26 / cmNE ?? ， 22 cmRA ??? 所以 cmEA LFL N 66 74 ????? ???? 導軌 因受扭矩引起的導程變化量很小，可忽略 所以導程總誤差 `2 ????? m aa? 查表知 6 級精度的絲杠允許誤差 13μ m,（中國機械設計手冊卷 4）故剛度足夠。所選絲杠符合要求。 絲杠和螺母自鎖校核 計算 螺紋升角 Ψ=arctan(L/π*d2) 其中 L—— 導程； d2—— 螺紋中徑（一般而言， d2=）； 螺紋摩擦角 β=arctan[f/cos(α/2)] 其中 f—— 靜摩擦系數(shù)； NC am )150001260(` ????????天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 12 α —— 螺紋牙型角； 若 Ψ≤β ，則傳動螺紋具有自鎖特性。 電機轉(zhuǎn) 矩的選擇計算 加熱板的速度和同步齒形帶的速度是一致的所以同步齒形帶輪的線速度為 : 帶速 v = /s 初選小帶輪齒數(shù)為 z1=14,模數(shù) m=4 所以小帶輪直徑 d1=mz1=2 18=56mm 根據(jù)公式 v=π d1n1/60 1000 得小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1=因為傳動比為 1 所以大帶輪的齒數(shù)和直徑分別為 : z2=14 d2=56mm 大帶輪的轉(zhuǎn)速 n2=Pd=Ka P= =(Ka工況系數(shù) ) 取軸向間距 a0=1450mm 帶長 L0=2a0+π (d1+d2)/2+(d2d1)2/4a0= 由 L0 與 m=4 可取 Zb=290， Lp= 的同步帶，根據(jù)需要將他的寬度切為28mm。 即帶寬 bs=28mm 電機的輸出轉(zhuǎn)距為 Td=9550Pd/n1=9550 綜合考慮，查表選擇 57BYG096 型步進電機，如圖 圖 9 所示 圖 7步進電機 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 13 圖